Химикаты для бумаги обозначают группу химикатов , которые используются для производства бумаги или изменяют свойства бумаги . Эти химические вещества можно использовать для изменения бумаги разными способами, включая изменение ее цвета и яркости или повышение ее прочности и устойчивости к воде. [1] Химические вещества можно определить на основе их использования в процессе.
Химические вещества используются не только для придания свойств бумаге, но и для управления водным циклом в процессе, кондиционирования тканей, очистки оборудования и ряда других применений.
Химическая варка целлюлозы включает растворение лигнина для извлечения целлюлозы из древесного волокна. Различные процессы производства целлюлозы включают крафт-процесс , в котором используется каустическая сода и сульфид натрия и который является наиболее распространенным; альтернативно, использование сернистой кислоты известно как сульфитный процесс , нейтральный сульфитный полухимический процесс рассматривается как третий процесс, отдельный от сульфита, и содовая варка целлюлозы , которая является наименее экологически опасной, с использованием гидроксида натрия или антрахинона . [2]
Каустическая сода добавляется для повышения pH в процессе варки волокон. Более высокий pH раствора бумажных волокон приводит к разглаживанию и набуханию волокон, что важно для процесса измельчения волокон.
При производстве белой бумаги древесную массу отбеливают, чтобы удалить цвет из следовых количеств лигнина, который не был экстрагирован в процессе химической варки целлюлозы. Существует три основных метода отбеливания:
Большинство типов бумаги должны обладать некоторой водостойкостью, чтобы поддерживать определенное качество письма и пригодность для печати. До 1980 года типичным способом повышения устойчивости было использование канифоли в сочетании с квасцами . Когда бумажная промышленность начала использовать в качестве наполнителя мел вместо фарфоровой глины , химию бумаги пришлось перейти на нейтральный процесс. В некоторых местах используются AKD ( димер алкилкетена ) и ASA ( алкенилянтарный ангидрид ). Последней разработкой является использование поверхностной проклейки [5] , которая наносится с помощью клеильного пресса. Преимущество поверхностной проклейки заключается в том, что она не влияет на химический состав исходной воды.
Добавки, повышающие влагопрочность, гарантируют, что бумага сохранит свою прочность даже при намокании. Это особенно важно для папиросной бумаги . Химические вещества, обычно используемые для этой цели, включают эпихлоргидрин , меламин , формальдегид мочевины и полиимины . Эти вещества полимеризуются в бумаге и приводят к образованию укрепляющей сетки.
Чтобы повысить прочность бумаги, в процессе производства во влажную целлюлозу добавляют катионный крахмал. Крахмал имеет химическую структуру, аналогичную целлюлозному волокну целлюлозы, а поверхность крахмала и волокна заряжена отрицательно. Добавляя катионный (положительно заряженный) крахмал, волокно может связываться с крахмалом и, таким образом, также увеличивать взаимосвязи между волокнами. Положительно заряженная часть крахмала обычно образована катионами четвертичного аммония . Используемые четвертичные соли включают 2,3-эпоксипропилтриметиламмонийхлорид (EPTAC, также известный как Glytac Quab, GMAC™) и (3-хлор-2-гидроксипропил)триметиламмонийхлорид (CHPTAC, также известный как Quat 188, Quab 188, Реагенты™).
Добавки, повышающие прочность бумаги, или агенты, повышающие прочность бумаги, представляют собой химические вещества, улучшающие прочность бумаги в нормальных условиях. Они улучшают прочность бумаги на сжатие , прочность на разрыв, прочность на разрыв и устойчивость к расслоению. Типичные используемые химикаты включают катионный крахмал и производные полиакриламида (ПАМ). Эти вещества действуют путем связывания волокон, часто с помощью ионов алюминия в бумажном листе.
Связующие вещества способствуют связыванию частиц пигмента между собой и покровным слоем бумаги. [6] Связующие вещества представляют собой сферические частицы диаметром менее 1 мкм. Обычными связующими веществами являются сополимер стирола и малеинового ангидрида или сополимер стирола и акрилата. [7] Химический состав поверхности различается за счет адсорбции акриловой кислоты или анионного поверхностно-активного вещества , оба из которых используются для стабилизации дисперсии в воде. [8] Сосвязующие вещества, или загустители, обычно представляют собой водорастворимые полимеры, которые влияют на вязкость цвета бумаги, удержание воды, проклейку и блеск бумаги. Некоторыми распространенными примерами являются карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), катионная и анионная гидроксиэтилцеллюлоза (ЭГЭЦ), модифицированный крахмал и декстрин . Бутадиен-стирольный латекс, стирол-акрил, декстрин , окисленный крахмал используются в покрытиях для связывания наполнителя с бумагой. Сосвязующие — это натуральные продукты, такие как крахмал и КМЦ ( карбоксиметилцеллюлоза ), которые используются вместе с синтетическими связующими, такими как акрил-стирол или бутадиен-стирол. Сосвязующие используются для снижения стоимости синтетического связующего и улучшения водоудержания и реологии покрытия.
Минеральные наполнители используются для снижения расхода более дорогого связующего материала или для улучшения некоторых свойств бумаги. [9] Китайская глина , карбонат кальция, диоксид титана и тальк — распространенные минеральные наполнители, используемые в производстве бумаги. [ нужна цитата ]
Добавляется удерживающий агент для связывания наполнителей с бумагой. Наполнители, такие как карбонат кальция , обычно имеют слабый поверхностный заряд. Удерживающий агент представляет собой полимер с высоким содержанием катионных положительно заряженных групп. Дополнительной особенностью удерживающего агента является ускорение обезвоживания в сеточной секции бумагоделательной машины . Полиэтиленимин и полиакриламид являются примерами химических веществ, используемых в этом процессе. [ нужна цитата ]
Могут быть добавлены пигменты , поглощающие желтую и красную часть видимого спектра. Поскольку краситель поглощает свет, яркость бумаги снижается, в отличие от эффекта оптического отбеливателя. Для повышения белизны часто используют комбинацию пигментов и оптического отбеливателя. Наиболее часто используемые пигменты — синие и фиолетовые красители. [ нужна цитата ]
Оптический отбеливатель используется для придания бумаге белее. Оптические отбеливатели используют флуоресценцию для поглощения невидимого излучения ультрафиолетовой части светового спектра и повторного излучения в виде света в видимом синем диапазоне. Таким образом, оптический отбеливатель генерирует синий свет, который добавляется к отраженному свету. Дополнительный синий свет компенсирует желтоватый оттенок, который в противном случае присутствовал бы в характеристиках отраженного света. Таким образом, увеличивается яркость материала (когда в подсветку входит ультрафиолетовое излучение). [10]
{{cite book}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка )